CN105074531A - 放大内窥镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

确保长的移动透镜组的行程同时确保大的轴外主光线的入射角，使得变焦时的聚焦操作容易且小型化。提供一种放大内窥镜光学系统，该放大内窥镜光学系统具备多个透镜组以及与摄像元件接合的负透镜，通过使上述透镜组中的一部分透镜组移动，至少能够进行通常观察状态和近距离放大状态的切换，并满足以下条件式(1)。-65<fr/fw<-2···(1)其中，fr是与摄像元件接合的负透镜的焦距，fw是通常观察状态(广角端)时的整个系统的焦距。

Description

放大内窥镜光学系统
技术领域
本发明涉及一种物镜光学系统，特别是涉及一种应用于医疗用的内窥镜并且能够进行放大观察的放大内窥镜光学系统。
背景技术
在医疗用的内窥镜中，为了进行病变的精密诊断，对能够进行放大观察的物镜光学系统的需求变强。
作为这样的具有变焦功能的物镜光学系统的例子，例如，在专利文献1至专利文献4中公开了一种物镜光学系统，该物镜光学系统通过使移动透镜组沿光轴移动，能够切换通常观察状态和放大观察状态。
另外，在能够进行放大观察的物镜光学系统中，至少需要使一个透镜组移动以进行变焦。而且，在这样的物镜光学系统中，为了容易地进行伴随变焦的聚焦操作，期望确保长的移动透镜组的行程来平缓地变焦。
另外，随着内窥镜的小型化的要求，摄像元件的小型化不断发展，提供了一种根据轴外主光线的入射角对遮光特性进行了优化的小型摄像元件，期望一种小型且能够进行放大观察的内窥镜。
专利文献1：日本特开2011-48086号公报
专利文献2：日本特开2009-103874号公报
专利文献3：日本特开平6-102453号公报
专利文献4：日本特开2007-233036号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在物镜光学系统中，当确保长的移动透镜组的行程时，特别是在通常观察状态(广角端)时，在光学系统中像侧的轴外光线比光圈高，使轴外的像差校正变得困难。在应用小型的摄像元件的情况下，与通常尺寸的摄像元件相比，物镜光学系统中的移动透镜组的行程相对较长，因此与光圈相比像侧的轴外光线也相对较高，轴外的像差校正变得更加困难。
特别地，专利文献1至专利文献4的物镜光学系统在像面附近不具备具有负的折射力的透镜，因此当将移动透镜组的行程加长并适当地确保轴外主光线的入射角时，轴外的像差校正变得困难，无法与小型的摄像元件组合，违反内窥镜的小型化的要求。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种确保长的移动透镜组的行程同时确保大的轴外主光线的入射角、变焦时的聚焦操作容易的小型化的放大内窥镜光学系统。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的一个方式提供一种放大内窥镜光学系统，该放大内窥镜光学系统具备多个透镜组以及与摄像元件接合的负透镜，通过使上述透镜组中的一部分透镜组移动，至少能够进行通常观察状态和近距离放大状态的切换，并满足以下条件式(1)。
-65＜fr/fw＜-2…(1)
其中，fr是与摄像元件接合的负透镜的焦距，fw是通常观察状态(广角端)时的整个系统的焦距。
根据本方式，即使同时确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角，也能够良好地校正各像差，从而能够以优良的操作性和高画质的图像进行内窥镜观察。也就是说，通过满足条件式(1)，即使确保长的移动组的行程，也能够通过与摄像元件接合的负透镜的出射光瞳位置调整的效果来确保大的轴外主光线的入射角，还能够良好地校正在变焦光学系统中成为问题的像面弯曲、像散之类的轴外的像差。
优选的是，在上述方式中，最靠近物体侧具有负的第一透镜，并满足以下条件式(2)。
-60＜Rr/R01＜-2…(2)
其中，Rr是上述与摄像元件接合的负透镜的物体侧的面的曲率半径，R01是上述负的第一透镜的像侧的面的曲率半径。
条件式(2)是限定负的第一透镜和与摄像元件接合的负透镜的折射力的条件式。通过满足条件式(2)，能够适当地确保与摄像元件接合的负透镜的物体侧的面的曲率半径以及负的第一透镜的像侧的面的曲率半径，适当地进行出射光瞳位置的设定来确保大的轴外主光线的入射角，并且能够良好地进行像差校正。
优选的是，在上述方式中，满足以下条件式(3)。
0.15＜Tr/fw＜1.7…(3)
其中，Tr是与摄像元件接合的负透镜的中部厚度。
条件式(3)是限定与摄像元件接合的负透镜的中部厚度和通常观察状态(广角端)的焦距的条件式。通过满足条件式(3)，能够将与摄像元件接合的负透镜的中部厚度设为适当的厚度，来适当地进行出射光瞳位置调整，并且能够适当地确保透镜的强度。另外，物镜光学系统的全长也不会过长，有利于小型化。
优选的是，在上述方式中，最靠近物体侧具有负的第一透镜，并满足以下条件式(4)。
5＜fr/f01＜68…(4)
其中，f01是负的第一透镜的焦距。
条件式(4)是限定第一透镜和与摄像元件接合的负透镜的折射力的条件式。通过满足条件式(4)，能够将负透镜的折射力设为适当的值，来良好地同时进行出射光瞳位置调整以及像差校正。
优选的是，在上述方式中，从物体侧起依次具备正的第一组、负的第二组、正的第三组以及负的第四组，该第四组具有与摄像元件接合的负透镜，该负透镜是将凹面朝向物体侧的负透镜，以上述第三组与上述第四组的组间隔来进行像位置的调整，通过仅使上述第二组在光轴上移动来进行聚焦和变焦。
通过如上述那样，能够将移动透镜组的折射力设为适当的值，确保长的行程，能够使针对移动透镜组的移动量的观察倍率的变化(以下称为变焦灵敏度)小，从而平缓地变焦。也就是说，能够使变焦时的聚焦操作容易，向手术操作者提供优良的操作性。
优选的是，在上述方式中，满足以下条件式(5)～(7)。
1.2＜dm/fw＜2.4…(5)
0.9＜f4/f2＜9.5…(6)
-0.6＜expi(w)/∑d＜-0.3…(7)
其中，dm是第二组的移动量，f4是第四组的焦距，f2是第二组的焦距，expi(w)是通常观察状态(广角端)时的最大像高实际光线的出射光瞳位置，Σd是光学系统的全长。
条件式(5)是限定移动透镜组的行程的条件式。通过满足条件式(5)，能够将移动组的行程设为适当的长度，确保大的轴外主光线的入射角，并且将变焦灵敏度也设为适当的值来提高操作性。
条件式(6)是限定第二组和第四组的折射力的条件式。通过满足条件式(6)，能够确保作为移动组的第二组的长的行程，同时确保大的轴外主光线的入射角。
条件式(7)是限定出射光瞳配置的条件式。通过满足条件式(7)，能够确保大的轴外主光线的入射角，并且良好地进行像差校正。
优选的是，在上述方式中，满足以下条件式(8)。
-25＜f4/f1＜-2…(8)
其中，f1是第一组的焦距。
条件式(8)是限定第四组和第一组的折射力的条件式。通过满足条件式(8)，能够良好地进行像差校正，并且确保大的轴外主光线的入射角。
发明的效果
根据本发明，起到以下效果：能够确保长的移动透镜组的行程，并确保大的轴外主光线的入射角，使变焦时的聚焦操作容易并且小型化。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
图2是表示本发明的一个实施方式的变形例所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
图3是表示本发明的实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
图4是在本发明的实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统中通常观察状态(广角端)的像差图。
图5是在本发明的实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统中中间状态的像差图。
图6是在本发明的实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统中近距离放大状态(远摄端)的像差图。
图7是表示本发明的实施例2所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图，(A)表示通常观察状态，(B)表示中断(中间状态)，(C)表示近距离放大状态。
图8是在本发明的实施例2所涉及的放大内窥镜光学系统中通常观察状态(广角端)的像差图。
图9是在本发明的实施例2所涉及的放大内窥镜光学系统中中间状态的像差图。
图10是在本发明的实施例2所涉及的放大内窥镜光学系统中近距离放大状态(远摄端)的像差图。
图11是表示本发明的实施例3所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图，(A)表示通常观察状态，(B)表示中断(中间状态)，(C)表示近距离放大状态。
图12是在本发明的实施例3所涉及的放大内窥镜光学系统中通常观察状态(广角端)的像差图。
图13是在本发明的实施例3所涉及的放大内窥镜光学系统中中间状态的像差图。
图14是在本发明的实施例3所涉及的放大内窥镜光学系统中近距离放大状态(远摄端)的像差图。
图15是表示本发明的实施例4所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图，(A)表示通常观察状态，(B)表示中断(中间状态)，(C)表示近距离放大状态。
图16是在本发明的实施例4所涉及的放大内窥镜光学系统中通常观察状态(广角端)的像差图。
图17是在本发明的实施例4所涉及的放大内窥镜光学系统中中间状态的像差图。
图18是在本发明的实施例4所涉及的放大内窥镜光学系统中近距离放大状态(远摄端)的像差图。
图19是表示本发明的实施例5所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图，(A)表示通常观察状态，(B)表示中断(中间状态)，(C)表示近距离放大状态。
图20是在本发明的实施例5所涉及的放大内窥镜光学系统中通常观察状态(广角端)的像差图。
图21是在本发明的实施例5所涉及的放大内窥镜光学系统中中间状态的像差图。
图22是在本发明的实施例5所涉及的放大内窥镜光学系统中近距离放大状态(远摄端)的像差图。
图23是表示本发明的实施例6所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图，(A)表示通常观察状态、(B)表示中断(中间状态)、(C)表示近距离放大状态。
图24是在本发明的实施例6所涉及的放大内窥镜光学系统中通常观察状态(广角端)的像差图。
图25是在本发明的实施例6所涉及的放大内窥镜光学系统中中间状态的像差图。
图26是在本发明的实施例6所涉及的放大内窥镜光学系统中近距离放大状态(远摄端)的像差图。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的一个实施方式所涉及的放大内窥镜光学系统。
图1示出表示放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。如图1所示，放大内窥镜光学系统具备多个透镜组，即从物体侧起依次具备第一透镜组G1、亮度光圈S、第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4。
第一透镜组G1具有正的折射力，具备作为平凹透镜的第一透镜L1、平行平面板F以及将作为负弯月透镜的第二透镜L2和作为双凸透镜的第三透镜L3接合而得到的正的接合透镜CL1。
第二透镜组G2具有负的折射力，包括作为平凹透镜的第四透镜L4。第二透镜组G2能够在光轴上移动，通过使第二透镜组G2移动，能够进行从通常观察状态向近距离放大状态等的变焦。
第三透镜组G3具有正的折射力，包括作为双凸透镜的第五透镜L5以及将作为双凸透镜的第六透镜L6和作为双凹透镜的第七透镜L7接合而得到的正的接合透镜CL2。
第四透镜组G4具有负的折射力，是与摄像元件接合的第八透镜L8。也就是说，第八透镜L8为平凹透镜，接合于与摄像面一体地粘接的摄像元件密封玻璃。
而且，形成为以第三透镜组G3与第四透镜组G4的组间隔来进行像位置调整。
另外，本实施方式所涉及的放大内窥镜光学系统构成为满足以下条件式(1)。
条件式(1)是通过使负透镜与摄像元件接合来同时确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角、并且良好地校正各像差的条件。
-65＜fr/fw＜-2…(1)
其中，fr是与摄像元件接合的负透镜、即第八透镜L8的焦距，fw是通常观察状态(广角端)时的整个系统的焦距。
随着摄像元件的小型化，在变焦光学系统中，确保轴外主光线的入射角变得更加困难，容易导致画质劣化。
放大内窥镜光学系统通过满足条件式(1)，即使确保长的移动组的行程，也能够通过与摄像元件接合的负透镜的出射光瞳位置调整的效果来确保大的轴外主光线的入射角，还能够良好地校正在变焦光学系统中成为问题的像面弯曲、像散之类的轴外的像差。
当超过条件式(1)的上限-2时，与摄像元件接合的负透镜的折射力大，使各像差的校正变得困难，并且偏心的制造误差灵敏度大，因此需要高精度的接合。另外，当低于条件式(1)的下限-65时，与摄像元件接合的负透镜的折射力小，无法获得充分的出射光瞳位置调整的效果，使确保大的轴外主光线的入射角变得困难。
另外，放大内窥镜光学系统构成为满足条件式(2)至(4)。
-60＜Rr/R01＜-2…(2)
其中，Rr是上述与摄像元件接合的负的第八透镜L8的物体侧的面的曲率半径，R01是最靠近物体侧的负的第一透镜L1的像侧的面的曲率半径。
条件式(2)是限定第一透镜L1和与摄像元件接合的负的第八透镜L8的折射力的条件式。当超过条件式(2)的上限-2时，第八透镜L8的曲率半径小，有利于出射光瞳位置的设定，但是不利于像差校正。另一方面，当低于条件式(2)的下限-60时，第八透镜L8的曲率半径大，不利于将出射光瞳配置在像面附近，对确保大的轴外主光线的入射角来说不是优选的。
0.15＜Tr/fw＜1.7…(3)
其中，Tr是与摄像元件接合的负透镜的中部厚度。
条件式(3)是限定与摄像元件接合的负的第八透镜L8的中部厚度和通常观察状态(广角端)的焦距的条件式。当超过条件式(3)的上限1.7时，负的第八透镜L8的中部厚度大，不利于出射光瞳位置调整，而且全长变大在小型化方面不是优选的。另一方面，当低于条件式(3)的下限0.15时，第八透镜L8的中部厚度小，容易在透镜产生裂纹等缺陷，不是优选的。
5＜fr/f01＜68…(4)
其中，f01是负的第一透镜L1的焦距。
条件式(4)是限定第一透镜L1和与摄像元件接合的负的第八透镜L8的折射力的条件式。当超过条件式(4)的上限68时，第八透镜L8的折射力小，不利于出射光瞳位置调整。另一方面，当低于条件式(4)的下限5时，第八透镜L8的折射力大，有利于出射光瞳位置调整，但是不利于像差校正。
此外，更加优选的是，代替上述条件式(4)，应用(4)’或(4)”。
6.5＜fr/f01＜35…(4)’
7.5＜fr/f01＜15…(4)”
并且，本实施方式所涉及的放大内窥镜光学系统构成为满足以下条件式(5)至条件式(7)。
1.2＜dm/fw＜2.4…(5)
0.9＜f4/f2＜9.5…(6)
-0.6＜expi(w)/∑d＜-0.3…(7)
其中，dm是第二组的移动量，f4是第四组的焦距，f2是第二组的焦距，expi(w)是通常观察状态(广角端)时的最大像高实际光线的出射光瞳位置，Σd是光学系统的全长。
通过如上那样，能够形成仅使负的第二透镜组在光轴上移动来进行变焦和聚焦的简易的变焦光学系统。
在放大内窥镜光学系统中，为了使变焦时的聚焦操作容易并且向手术操作者提供优良的操作性，需要使针对移动透镜组的移动量的观察倍率的变化(以下称为变焦灵敏度)小来平缓地变焦。也就是说，重要的是将移动透镜组的折射力设为适当的值，确保长的行程。
条件式(5)是限定移动透镜组的行程的条件式。当超过条件式(5)的上限2.4时，移动组的行程过长，因此第三组的光线高度大，使确保大的轴外主光线的入射角变得困难。当低于条件式(5)的下限1.2时，移动组的行程小，因此变焦灵敏度大，在操作性的方面不是优选的。
条件式(6)是限定第二透镜组G2和第四透镜组G4的折射力的条件式。当超出该范围时，难以兼顾作为移动组的第二透镜组G2的长的行程和大的轴外主光线的入射角。
即，当超过条件式(6)的上限9.5时，第二组的折射力大，不利于确保长的移动组的行程。另一方面，当低于条件式(6)的下限0.9时，第二组的折射力小，移动组的行程过长，因此不利于小型化，还不利于确保大的轴外主光线的入射角。
此外，更加优选的是，代替条件式(6)，应用条件式(6)’或条件式(6)”。
0.95＜f4/f2＜6.8…(6)’
1.05＜f4/f2＜2.4…(6)”
条件式(7)是限定出射光瞳配置的条件式。当超过条件式(7)的上限-0.3时，有利于获得大的轴外主光线的入射角，但是第四透镜组G4的折射力容易变大，不利于像差校正。另一方面，当低于条件式(7)的下限-0.6时，出射光瞳位置远离像面，不利于获得大的轴外主光线的入射角。
放大内窥镜光学系统构成为满足以下条件式(8)。
-25＜f4/f1＜-2…(8)
其中，f1是第一组的焦距。
条件式(8)是限定第四透镜组G4和第一透镜组G1的折射力的条件式。当超过条件式(8)的上限-2时，第四组的折射力大，不利于像差校正。另一方面，当低于条件式(8)的下限-25时，第四组的折射力小，无法获得充分的出射光瞳位置调整的效果，使确保大的轴外主光线的入射角变得困难。
此外，更加优选的是，代替条件式(8)，应用条件式(8)’或条件式(8)”。
-16＜f4/f1＜-2.3…(8)’
-5.5＜f4/f1＜-2.5…(8)”
并且，优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(9)。
13.5＜∑d/1H＜19…(9)
其中，IH是最大像高。
当使放大内窥镜光学系统进一步小型化而使其全长缩小时，难以确保透镜的缘部、中部，容易产生裂纹、缺口等缺陷。因此，通过满足条件式(9)，能够确保透镜的加工性。
即，条件式(9)是确保透镜的加工性的条件。当超过条件式(9)的上限19时，相对于像高，全长较大，不利于小型化。另一方面，当低于条件式(9)的下限13.5时，相对于像高，全长较小，各透镜的缘部和中部小，容易产生裂纹、缺口等不良，不是优选的。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足条件式(10)。
6.7＜∑d_R/fw＜7.8…(10)
其中，Σd_R是从近距离放大状态(远摄端)时的移动组像侧端到像面的长度。
在能够变焦的光学系统中，至少需要使一个透镜移动，并需要用于使透镜移动的机构。而且，作为用于使透镜移动的机构，例如存在与保持移动透镜组的透镜框架连接并向该透镜框架施加驱动力的致动器等。
在将透镜系统小型化的情况下，难以将用于使透镜移动的机构也以相同系数倍进行小型化，与大型的透镜系统相比，用于使透镜移动的构成部件容易相对地变大。
即，条件式(10)是用于在通常观察状态(广角端)时具有全视角120°以上的高性能的放大内窥镜光学系统中易于确保用于配置使透镜移动的部件的空间的条件式。当超过条件式(10)的上限7.8时，有利于配置使透镜移动的部件，但是全长变长，不利于小型化。另一方面，当低于条件式(10)的下限6.7时，难以配置用于使透镜移动的部件，不是优选的。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(11)。
-8＜f2/fw＜-5…(11)
其中，f2是第二组的焦距。
条件式(11)是限定第二透镜组G2的折射力的条件式。当超过条件式(11)的上限-5时，第二透镜组G2的折射力大，不利于确保长的行程。另一方面，当低于条件式(12)的下限-8时，行程过长从而使第三透镜组G3的光线高度大，不利于像差校正。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(12)。
2.7＜f3/fw＜4.2…(12)
条件式(12)是限定第三透镜组G3的折射力的条件式。当超过条件式(12)的上限4.2时，第三透镜组G3的折射力小，不利于确保大的轴外主光线的入射角。另一方面，当低于条件式(12)的下限2.7时，第三透镜组G3的折射力大，因此不利于像差校正。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(13)。
-1.1＜f01/fw＜-0.87…(13)
条件式(13)是限定第一透镜L1的折射力的条件式。当超过条件式(13)的上限-0.87时，第一透镜L1的折射力大，各像差的校正变得困难。另一方面，当低于条件式(13)的下限-1.1时，第一透镜L1的直径容易变大，不利于小型化。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(14)。
-90＜f4/Bf＜-2…(14)
其中，Bf是第三透镜组G3与第四透镜组G4的组间隔。
条件式(14)是限定第四透镜组G4的折射力以及第三透镜组G3与第四透镜组G4的组间隔的条件式。当超过条件式(14)的上限-2时，第三透镜组G3与第四透镜组G4的组间隔大，不利于小型化。另一方面，当低于条件式(14)的下限-90时，第三透镜组G3与第四透镜组G4的组间隔小，无法确保像位置调整所需的间隔，不是优选的。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(15)。
-20＜f4/f3＜-1.6…(15)
条件式(15)是限定第四透镜组G4和第三透镜组G3的折射力的条件式。当超过条件式(15)的上限-1.8时，第四透镜组G4的折射力大，不利于像差校正。另一方面，当低于条件式(15)的下限-20时，第四透镜组G4的折射力小，无法获得充分的出射光瞳位置调整的效果，难以确保大的轴外主光线的入射角。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(16)。
-0.67＜f3/f2＜-0.42…(16)
其中，f3是第三透镜组G3的焦距。
条件式(16)是限定第三透镜组G3和第二透镜组G2的折射力的条件式。当超过条件式(16)的上限-0.42时，第二透镜组G2的折射力小，行程变长。也就是说，全长变长，并且第三透镜组G3的光线高度也变大，也不利于像差校正。另一方面，当低于条件式(16)的下限-0.67时，第三透镜组G3的折射力小，光学系统的后焦距变长，因此不利于小型化。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(17)。
1.2＜f3/f1＜1.65…(17)
条件式(17)是限定第三透镜组G3和第一透镜组G1的折射力的条件式。当超过条件式(17)的上限1.65时，第三透镜组G3的折射力小，珀兹伐(Petzval)和大，因此难以校正像面弯曲。另一方面，当低于条件式(17)的下限1.2时，第一透镜组G1的折射力小，球面像差校正不足，因此不是优选的。
优选的是，本实施方式所涉及的放大内窥镜构成为满足以下条件式(18)。
-3.7＜f2/f1＜-2…(18)
条件式(18)是限定第二透镜组G2和第一透镜组G1的折射力的条件式。当超过条件式(18)的上限-2时，相对于第一组的折射力，第二组的折射力较大，由第二透镜组G2的移动引起的色像差的变动大。另一方面，当低于条件式(18)的下限-3.7时，第一透镜组G1的折射力大，球面像差的产生量大。
这样，根据本实施方式，通过仅使第二透镜组G2在光轴上移动来进行变焦和聚焦，能够得到在整个系统中四组八片的简单的结构。也就是说，能够确保作为移动透镜组的第二透镜组G2行程长，同时确保大的轴外主光线的入射角，来使变焦时的聚焦操作容易并且将放大内窥镜光学系统小型化。此外，第一透镜也可以是将凹面朝向像面侧的负弯月透镜。
(变形例)
另外，作为变形例，也可以如以下那样构成放大内窥镜光学系统。
如图2所示，变形例所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具备第一透镜组G1、亮度光圈S、第二透镜组G2、第三透镜组G3以及第四透镜组G4，各透镜组如以下那样构成。
第一透镜组G1具备第一透镜L1、第二透镜L2以及正的接合透镜CL1，该第一透镜L1是将凹面朝向像面侧的平凹透镜，该第二透镜L2是将凸面朝向像面侧的正弯月透镜，该接合透镜CL1是将作为正透镜的第三透镜L3和作为负透镜的第四透镜L4以正负的顺序接合而得到的。
第二透镜组G2具备负的接合透镜CL2，该接合透镜CL2是将第五透镜L5和作为正透镜的第六透镜L6接合而得到的，该第五透镜L5是将凹面朝向像面侧的平凹透镜。
第三透镜组G3具备作为正透镜的第七透镜L7以及正的接合透镜CL3，该接合透镜CL3是将作为正透镜的第八透镜L8和作为负透镜的第九透镜L9以正负的顺序接合而得到的。
第四透镜组G4具备第十透镜L10，该第十透镜L10是将凹面朝向物体侧的平凹透镜。此外，第十透镜L10接合于与摄像面一体地粘接的摄像元件密封玻璃。
而且，以第三透镜组G3与负的第四透镜组G4的组间隔来进行像位置调整，使第二透镜组G2和配置在第二透镜组G2的物体侧的亮度光圈S一体地在光轴上移动来进行变焦和聚焦，由此能够得到在整个系统中四组十片的抗偏心的制造误差强的结构。此外，第一透镜也可以是将凹面朝向像面侧的负弯月透镜。
本变形例所涉及的放大内窥镜光学系统也构成为满足上述条件式(1)～条件式(8)，更加优选的是，还构成为满足条件式(9)～条件式(18)。
此外，还能够将亮度光圈S配置在第二透镜组G2的像侧。在这种情况下，使第二透镜组和亮度光圈S一体地在光轴上移动来进行聚焦和变焦，由此具有使第三透镜组G3的光线高度小的效果。也就是说，能够使第三透镜组G3的透镜直径小，在透镜框架部件、致动器的结构方面，在想要使第三透镜组G3的透镜直径小的情况下具有很大的优势。
实施例
接着，参照图3至图26说明上述任一个实施方式所涉及的物镜光学系统的实施例1至实施例6。在各实施例所记载的透镜数据中，r表示曲率半径(单位mm)、d表示面间隔(mm)，Ne表示针对e线的折射率，νd表示针对d线的阿贝数。
(实施例1)
图3中示出表示本发明的实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具有正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组以及负的折射力的第四透镜组。另外，将亮度光圈固定在第二透镜组的物体侧。
而且，使第二透镜组在光轴上向像侧移动来进行从通常观察状态(广角端)向近距离放大状态(远摄端)的变焦和聚焦。也就是说，通过使第二透镜组沿光轴移动来进行变焦和聚焦。
另外，如图3所示，第一透镜组包括平凹透镜、平行平面板以及将负弯月透镜和双凸透镜接合而得到的正的接合透镜，第二透镜组包括平凹透镜，第三透镜组包括双凸透镜以及将双凸透镜和双凹透镜接合而得到的正的接合透镜，第四透镜组包括平凹透镜。此外，摄像面与第四透镜组的平凹透镜和摄像元件密封玻璃一体地粘接。
本实施例1满足条件式(1)至条件式(8)，由此，确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角。
此外，能够将用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或近红外线区域的光的滤光片应用于平行平面板。
将本实施例1所涉及的放大内窥镜光学系统的像差图分别在图4至图6中示出，并且以下示出其透镜数据。
透镜数据
各种数据
(实施例2)
图7中示出表示本发明的实施例2所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
本实施例所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具有正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组以及负的折射力的第四透镜组。另外，将亮度光圈配置在第二透镜组的物体侧。
而且，在本实施例所涉及的放大内窥镜用光学系统中，第二透镜组与亮度光圈一体地在光轴上向像侧移动，来进行从通常观察状态(广角端)向近距离放大状态(远摄端)的变焦和聚焦。也就是说，通过使第二透镜组沿光轴移动来进行变焦和聚焦。
第一透镜组包括平凹透镜、平行平面板、将凸面朝向像侧的正弯月透镜以及正的接合透镜，该正的接合透镜是将使凸面朝向像侧的正弯月透镜和使凸面朝向像侧的负弯月透镜接合而得到的，第二透镜组包括负的接合透镜，该负的接合透镜是将平凹透镜和使凸面朝向物体侧的正弯月透镜接合而得到的，第三透镜组包括双凸透镜和正的接合透镜，该正的接合透镜是将双凸透镜和双凹透镜接合而得到的，第四透镜组包括平凹透镜。摄像面与第四透镜组的平凹透镜和摄像元件密封玻璃一体地粘接。
本实施例满足条件式(1)至条件式(8)，由此，确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角。
此外，能够将用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或近红外线区域的光的滤光片应用于平行平面板。
将本实施例2所涉及的放大内窥镜光学系统的像差图分别在图8至图10中示出，并且以下示出其透镜数据。
透镜数据
各种数据
(实施例3)
图11中示出表示本发明的实施例3所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
本实施例所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具备正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组以及负的折射力的第四透镜组。另外，将亮度光圈配置在第二透镜组的物体侧。
而且，在本实施例所涉及的放大内窥镜用光学系统中，使第二透镜组在光轴上向像侧移动来进行从通常观察状态(广角端)向近距离放大状态(远摄端)的变焦和聚焦。也就是说，通过使第二透镜组沿光轴移动来进行变焦和聚焦。
第一透镜组包括平凹透镜、平行平面板、使凸面朝向像侧的正弯月透镜以及正的接合透镜，该正的接合透镜是将双凸透镜和使凸面朝向像侧的负弯月透镜接合而得到的，第二透镜组包括将平凹透镜和双凸透镜接合而得到的负的接合透镜，第三透镜组包括双凸透镜、将双凸透镜和双凹透镜接合而得到的正的接合透镜以及平行平面板，第四透镜组包括平凹透镜。将摄像面与第四透镜组的平凹透镜和摄像元件密封玻璃一体地粘接。
本实施例满足条件式(1)至条件式(8)，由此，确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角。
此外，能够将用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或近红外线区域的光的滤光片应用于平行平面板。
将本实施例3所涉及的放大内窥镜光学系统的像差图分别在图12至图14中示出，并且以下示出其透镜数据。
透镜数据
各种数据
(实施例4)
图15中示出表示本发明的实施例4所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
本实施例所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具有正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组以及负的折射力的第四透镜组。另外，将亮度光圈配置在第二透镜组的像侧。
本实施例使第二透镜组与亮度光圈一体地在光轴上向像侧移动来进行从通常观察状态(广角端)向近距离放大状态(远摄端)的变焦和聚焦。也就是说，通过使第二透镜组沿光轴移动来进行变焦和聚焦。
第一透镜组包括平凹透镜、平行平面板、使凸面朝向像侧的正弯月透镜以及将双凸透镜和负弯月透镜接合而得到的正的接合透镜，第二透镜组包括负的接合透镜，该负的接合透镜是将平凹透镜和使凸面朝向物体侧的正弯月透镜接合而得到的，第三透镜组包括双凸透镜和正的接合透镜，该正的接合透镜是将双凸透镜和双凹透镜接合而得到的，第四透镜组包括平凹透镜。另外，将亮度光圈配置在第二透镜组的像侧。摄像面与第四透镜组和摄像元件密封玻璃L1一体地粘接。
在本实施例中，将亮度光圈配置在移动组的像侧端，由此具有使第三透镜组的光线高度小的效果，在构成致动器等透镜驱动部件的方面，有利于想要使第三透镜组的透镜直径小的情况。
本实施例满足条件式(1)至条件式(8)，由此，确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角。
此外，能够将用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或近红外线区域的光的滤光片应用于平行平面板。
将本实施例4所涉及的放大内窥镜光学系统的像差图分别在图16至图18中示出，并且以下示出其透镜数据。
透镜数据
各种数据
(实施例5)
图19中示出表示本发明的实施例5所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
本实施例所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具有正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组以及负的折射力的第四透镜组。另外，将亮度光圈配置在第二透镜组的物体侧。
而且，在本实施例所涉及的放大内窥镜用光学系统中，使第二透镜组在光轴上向像侧移动来进行从通常观察状态(广角端)向近距离放大状态(远摄端)的变焦和聚焦。也就是说，通过使第二透镜组沿光轴移动来进行变焦和聚焦。
第一透镜组包括平凹透镜、平行平面板以及正的接合透镜，该正的接合透镜是将使凸面朝向物体侧的负弯月透镜和双凸透镜接合而得到的，第二透镜组包括平凹透镜，第三透镜组包括双凸透镜和正的接合透镜，该正的接合透镜是将双凸透镜和双凹透镜接合而得到的，第四透镜组包括平凹透镜。摄像面与第四透镜组的平凹透镜一体地粘接。
本实施例满足条件式(1)至条件式(8)，由此，确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角。
此外，能够将用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或近红外线区域的光的滤光片应用于平行平面板。
将本实施例5所涉及的放大内窥镜光学系统的像差图分别在图20至图22中表示，并且以下示出其透镜数据。
透镜数据
各种数据
(实施例6)
图23示出将表示本发明的实施例6所涉及的放大内窥镜光学系统的整体结构的截面图。
本实施例所涉及的放大内窥镜光学系统从物体侧起依次具有正的折射力的第一透镜组、负的折射力的第二透镜组、正的折射力的第三透镜组以及负的折射力的第四透镜组。另外，将亮度光圈配置在第二透镜组的物体侧。
而且，在本实施例所涉及的放大内窥镜用光学系统中，使第二透镜组在光轴上向像侧移动来进行从通常观察状态(广角端)向近距离放大状态(远摄端)的变焦和聚焦。也就是说，通过使第二透镜组沿光轴移动来进行变焦和聚焦。
第一透镜组包括平凹透镜、平行平面板、使凸面朝向像侧的正弯月透镜以及正的接合透镜，该正的接合透镜是将使凸面朝向物体侧的负弯月透镜和双凸透镜接合而得到的，第二透镜组包括平凹透镜，第三透镜组包括双凸透镜和正的接合透镜，该正的接合透镜是将双凸透镜和双凹透镜接合而得到的，第四透镜组包括平凹透镜。摄像面与第四透镜组的平凹透镜和摄像元件密封玻璃一体地粘接。
本实施例满足条件式(1)至条件式(8)，由此，确保长的移动组的行程和大的轴外主光线的入射角。
此外，能够将用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或近红外线区域的光的滤光片应用于平行平面板。
将本实施例6所涉及的放大内窥镜光学系统的像差图分别在图24至图26中示出，并且以下示出其透镜数据。
透镜数据
各种数据
此外，在上述的实施例1至实施例6中，将上述(1)至(8)式所涉及的值在表1中示出。
[表1]
附图标记说明
G1：第一透镜组；G2：第二透镜组；G3：第三透镜组；G4：第四透镜组；L1：第一透镜；L2：第二透镜；L3：第三透镜；L4：第四透镜；L5：第五透镜；L6：第六透镜；L7：第七透镜；L8：第八透镜；L9：第九透镜；L10：第十透镜；CL1：接合透镜；CL2：接合透镜。

Claims (7)

1.一种放大内窥镜光学系统，具备多个透镜组以及与摄像元件接合的负透镜；
通过使上述透镜组中的一部分透镜组移动，至少能够进行通常观察状态和近距离放大状态的切换，
该放大内窥镜光学系统满足以下条件式(1)。
-65＜fr/fw＜-2…(1)
其中，fr是与摄像元件接合的负透镜的焦距，fw是在通常观察状态即广角端时的整个系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的放大内窥镜光学系统，其特征在于，
最靠近物体侧具有负的第一透镜，并满足以下条件式(2)。
-60＜Rr/R01＜-2…(2)
其中，Rr是上述与摄像元件接合的负透镜的物体侧的面的曲率半径，R01是上述负的第一透镜的像侧的面的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的放大内窥镜光学系统，其特征在于，
满足以下条件式(3)。
0.15＜Tr/fw＜1.7…(3)
其中，Tr是与摄像元件接合的负透镜的中部厚度。
4.根据权利要求1所述的放大内窥镜光学系统，其特征在于，
最靠近物体侧具有负的第一透镜，并满足以下条件式(4)。
5＜fr/f01＜68…(4)
其中，f01是负的第一透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的放大内窥镜光学系统，其特征在于，
从物体侧起依次具备正的第一组、负的第二组、正的第三组以及负的第四组，
该第四组具有与摄像元件接合的负透镜，
该负透镜是将凹面朝向物体侧的负透镜，
以上述第三组与上述第四组的组间隔来进行像位置的调整，通过仅使上述第二组在光轴上移动来进行聚焦和变焦。
6.根据权利要求5所述的放大内窥镜光学系统，其特征在于，
满足以下条件式(5)～(7)。
1.2＜dn/fw＜2.4…(5)
0.9＜f4/f2＜9.5…(6)
-0.6＜expi(w)/Σd＜-0.3…(7)
其中，dm是第二组的移动量，f4是第四组的焦距，f2是第二组的焦距，expi(w)是通常观察状态即广角端时的最大像高实际光线的出射光瞳位置，Σd是光学系统的全长。
7.根据权利要求6所述的放大内窥镜光学系统，其特征在于，
满足以下条件式(8)。
-25＜f4/f1＜-2…(8)
其中，f1是第一组的焦距。
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